JP4389428B2

JP4389428B2 - Plastic seal

Info

Publication number: JP4389428B2
Application number: JP2002066763A
Authority: JP
Inventors: 拡光浅井; 敏巳高城
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: JP2003269618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種軸受用プラスチックシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールを備えた転がり軸受の一例を図１に示す。この転がり軸受は玉軸受１であり、外輪２と内輪３との間に複数個のボール４が配置されている。これらのボール４は、保持器５により内外輪の周方向に沿って略等間隔に保持されている。また、外部からの異物の進入を防止するとともに、潤滑のためのグリースが外部に流出することを防止するために、軸受の片面または両面にシール６が装着されている。
【０００３】
シール６は、外輪２または内輪３に固定されるが、外輪２に固定されるのが一般的である。また、シール６は環状で、一般的に、外輪２に設けられた嵌合溝７に装着するための取付嵌合部（外周縁部）８と、内輪３に設けられたシール溝９に係合させるリップ部１０とが、連結部１１で連結された形状となっている。リップ部１０のシール溝９に対する係合状態は、摺接状態、或いは両者の間に僅かな隙間をもたせてラビリンスが形成された状態である。
【０００４】
シールの材質に関しては、全体が金属製のものや、取付嵌合部とリップ部とがゴム等で形成され、金属製のリングを補強材として備えたもの（複合型シール）が知られている。図３に全体が金属製のシール６１の一例を、図４に複合型シール６２の一例を示す。複合型シール６２は、金属製のリング６２ａとゴム部材６２ｂとからなる。また、プラスチックや熱可塑性エラストマーのみからなるシール（以下、これらのシールを「プラスチックシール」と称する。）も知られている。
【０００５】
金属製シールは、外輪に設けられた嵌合溝とシール取付嵌合部（外周縁部）との密着性に劣る。複合型シールは、金属製リングの表面処理剤及びゴム材料の添加剤が、使用環境に影響を与える恐れがある。プラスチックシールにはこのような問題はないが、金属製シールや複合型シールと比較して、温度や湿度等の影響による寸法変化が大きい。そのため、プラスチックシールを組み込んだ転がり軸受では密封性を向上させることが課題となる。
【０００６】
この課題を解決するために、本出願人は、機械的強度に優れ、温度や湿度等の影響による寸法変化が小さいプラスチックシールを提案した（特開２００１−１４０９０５号公報参照）。このプラスチックシールは、ポリアミド樹脂にガラス繊維を含む樹脂組成物で形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラスチックシールを取り付けた軸受を高温条件下で使用することには、以下のような課題がある。
先ず、高温条件下では、潤滑油が酸化されてその酸性度が上昇するため、軸受内部は高温酸性雰囲気となる。すなわち、プラスチックシールが熱酸化され易い環境となるため、高温酸性雰囲気での耐性が低いプラスチックシールは熱酸化により劣化して、靱性および耐クリープ性が低下する。
【０００８】
そして、プラスチックシールの取付嵌合部は、弾性変形した状態で外輪の嵌合溝に押し込まれているため、耐クリープ性が低下するとクリープ変形を起こして密封性が低下する。また、靭性の低下も押し付け力を弱くするため密封性の低下をもたらす。
したがって、高温条件下で使用するプラスチックシールには高温酸性雰囲気での耐性が高いことが求められるが、上記公報に記載のプラスチックシールにはこの点で改善の余地がある。また、上記公報に記載のプラスチックシールには、紫外線の影響を受ける位置に取り付けた場合の耐候性の点でも改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、高温酸性雰囲気での耐性および耐候性に優れた軸受用プラスチックシールを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ポリアミド樹脂と熱安定剤と強化繊維とを含有する樹脂組成物からなることを特徴とするプラスチックシールを提供する。
本発明のプラスチックシールによれば、熱安定剤と強化繊維の相乗効果によりポリアミド樹脂の耐熱性（強度）が高くなるため、高温酸性雰囲気でも酸化され難い。すなわち、このプラスチックシールは、高温条件下で使用されても、靱性および耐クリープ性が高く、良好な密封性が得られる。
【００１１】
本発明で使用可能なポリアミド樹脂としては、ナイロン６、ナイロン４、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２等が挙げられる。特に、耐熱性、耐油性、吸水率、及び価格等を考慮すると、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６を用いることが好ましい。
熱安定剤としては、銅系安定剤および有機系安定剤のいずれを使用してもよい。使用可能な銅系安定剤としては、フェノールおよびビスフェノール類、含イオウ化合物、亜リン酸塩類、多価アルコール類等の各種化合物の銅塩やハロゲン化銅等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。使用可能な有機系安定剤としては、従来公知の種々の有機系安定剤のうち銅を含まないものが挙げられる。特に、芳香族アミン類等の有機アミン系安定剤が好適に使用される。これらは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１２】
熱安定剤の添加量としては、銅系または有機系のいずれか１種類を単独で使用する場合は、０．５〜１．５質量％の範囲が好ましい。０．５質量％未満では耐熱効果が不足し、安定剤を単独で１．５質量％を超えて添加しても、それ以上の効果は得られず、シール初期強度が低下する恐れがある。初期強度の低下を避けるためには０．５〜１．０質量％の範囲がより好ましい。
【００１３】
銅系安定剤と有機系安定剤を併用する場合には、両者の配合比を銅系安定剤：有機系安定剤＝１：２〜２：１の範囲とすることが好ましく、１：１で両者を配合するのことがより好ましい。銅系安定剤と有機系安定剤の配合比が上記範囲を外れると、両安定剤の相乗効果によるポリアミド樹脂の耐熱性向上効果が十分に得られず、高温酸性雰囲気での熱酸化による強度低下が大きくなる恐れがある。
【００１４】
銅系安定剤と有機系安定剤を併用する場合には、両者の合計添加率を、全成分に対して０．５〜２．０質量％の範囲内とすることが好ましく、１質量％前後とすることがより好ましい。両安定剤の合計添加率が０．５質量％未満では、その添加効果が十分に得られず、高温酸性雰囲気での熱酸化による強度低下が大きくなる恐れがある。また、両安定剤の合計添加率が２．０質量％を超えても、それ以上の添加効果が得られないだけでなく、初期強度が低下する恐れがある。
【００１５】
本発明で使用可能な強化繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維及び各種ウィスカー等が挙げられるが、強度、価格等の点から特にガラス繊維を使用することが好ましい。
また、強化繊維の繊維径としては、平均繊維径が０．２〜３０μｍのものが好ましい。平均繊維径が０．２μｍ未満の繊維を使用すると、母材であるポリアミド樹脂と混合した際に繊維間の凝集が起こり、繊維の分散が不均一になる恐れがある。また、平均繊維径が３０μｍを超えると、シール表面の平滑性が低下する恐れがある。より好ましい平均繊維径の範囲は０．３〜１５μｍである。
【００１６】
強化繊維の樹脂組成物中での含有率は、１５〜５０質量％とすることが好ましい。１５質量％未満では、強化繊維の効果が十分に得られず、機械的強度、粘性、熱変形温度（耐クリープ性）が低下する。また、５０質量％を超えて含有させると、柔軟性が低下して組み込み時にシールに割れが生じ易いとともに、流動性が低下して射出成形時に樹脂が完全に充填されない可能性がある。より好ましい強化繊維含有率の範囲は２０〜４０質量％である。
【００１７】
本発明で使用する樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、粉末状の強化材を配合しても良い。粉末状の強化材としては、ガラス粉末、ガラスビーズ、シリカ、炭酸カルシウム等が挙げられる。これらの粉末状強化材を添加することにより、強化繊維の配向性による影響が小さくなって、成形精度が向上する効果が得られる。
【００１８】
本発明はまた、ポリアミド樹脂と強化繊維とカーボンブラックとを含有する樹脂組成物からなり、前記カーボンブラックにより黒色に着色されていることを特徴とするプラスチックシールを提供する。
プラスチックの耐候性を向上させる対策としては、光安定剤（紫外線吸収剤や紫外線遮蔽剤）を添加する方法があるが、有機系の光安定剤は、安全性の面から使用される種類や添加量に制限がある。また、紫外線を吸収する際の物性（色、臭い、溶解性、乳化性、使用感等）の点からも添加量を多くできないため、十分な紫外線吸収効果が得られない。また、耐熱性が低く、揮発し易いという問題もある。
【００１９】
無機系の光安定剤として使用される物質はいずれも半導体であり、紫外線を吸収して熱等のエネルギーに変換すると考えられているが、紫外線吸収効率の向上のために超微粒子化して使用すると、粒子表面で大気中の酸素及び水と反応し、「・ＯＨ」や「・ＯＯＨ」等のラジカルが生成して、樹脂の分散や劣化が生じる場合がある。また、配合量が多くなると、微粒子化による表面活性が著しく強くなり、触媒作用を引き起こして他の配合成分の変質を招くことがある。さらに、二次凝集が発生しやすいために、分散性の点でも問題がある。
【００２０】
これに対して、本発明では、プラスチックシールをカーボンブラックにより黒色に着色することで耐候性を向上させている。カーボンブラックは、前述の有機系および無機系の光安定剤と比較して、紫外線を吸収する際の物性、他の配合成分の変質、および分散性のいずれの点でも、問題を生じさせる可能性が極めて少ない。
【００２１】
本発明で使用するカーボンブラックとしては、顔料用のカーボンブラックを用いることが好ましい。カーボンブラックの添加率は、樹脂組成物の０．５〜７．０質量％であることが好ましい。カーボンブラックの添加率が０．５質量％未満であると、カーボンブラックによる紫外線吸収量が不足して耐候性が十分に得られない。７．０質量％を超えると成形時の樹脂の流れが悪くなったり、分散不良が生じて、シールの寸法精度が低下したりシールにクラックが発生する可能性がある。より好ましいカーボンブラックの添加率は、樹脂組成物の１．０〜５．０質量％の範囲である。
【００２２】
本発明のプラスチックシールは、上記各成分を含有する樹脂組成物を溶融混練した後、ペレット状等の射出成形材料として使用可能な形状にし、射出成形機で射出成形することにより製造される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
［実施例１］
実施例１−１〜１−５、および比較例１−１として、各組成の樹脂組成物を用いて、「ＩＳＯ５２７−２」の試験法に準じた試験片を成形し、この試験片を用いて耐熱試験を行った。耐熱試験は次の方法で行った。
【００２４】
先ず、各試験片の引っ張り強度（初期強度：Ｈ０）を測定する。次に、グリースを入れた容器内に各試験片を入れて、試験片全体がグリースに埋まるようにする。次に、この容器を１５０℃の雰囲気中に置き、１０００時間放置した後と２０００時間放置した後に、各試験片の引張り強度（Ｈ1000，Ｈ2000）を測定する。
【００２５】
実施例１−１では、ポリアミド樹脂としてナイロン６６を、強化繊維として繊維径１０μｍのガラス繊維を、銅系安定剤としてＣｕＩとＫＩの混合物を、有機系安定剤として４，４’−ジオクチルジフェニルアミンを用意した。これらを、質量比で、ナイロン６６：ガラス繊維：ＣｕＩ＋ＫＩ：４，４’−ジオクチルジフェニルアミン＝６４．０：３５．０：０．５：０．５となるように混合して、樹脂組成物を得た。すなわち、この実施例では、熱安定剤として銅系安定剤と有機系安定剤の両方を用いた。
【００２６】
実施例１−２では、ポリアミド樹脂としてナイロン６６を、強化繊維として繊維径１０μｍのガラス繊維を、有機系安定剤として４，４’−ジオクチルジフェニルアミンを用意した。これらを、質量比で、ナイロン６６：ガラス繊維：４，４’−ジオクチルジフェニルアミン＝６４．５：３５．０：０．５となるように混合して、樹脂組成物を得た。すなわち、この実施例では、熱安定剤として銅系安定剤を使用せず有機系安定剤のみを用いた。
【００２７】
実施例１−３では、ポリアミド樹脂としてナイロン６６を、強化繊維として繊維径１０μｍのガラス繊維を、有機系安定剤として４，４’−ジオクチルジフェニルアミンを用意した。これらを、質量比で、ナイロン６６：ガラス繊維：４，４’−ジオクチルジフェニルアミン＝６４．０：３５．０：１．０となるように混合して、樹脂組成物を得た。すなわち、この実施例では、熱安定剤として銅系安定剤を使用せず有機系安定剤のみを用いた。
【００２８】
実施例１−４では、ポリアミド樹脂としてナイロン６６を、強化繊維として繊維径１０μｍのガラス繊維を、銅系安定剤としてＣｕＩとＫＩの混合物を用意した。これらを、質量比で、ナイロン６６：ガラス繊維：ＣｕＩ＋ＫＩ＝６４．５：３５．０：０．５となるように混合して、樹脂組成物を得た。すなわち、この実施例では、熱安定剤として有機系安定剤を使用せず銅系安定剤のみを用いた。
【００２９】
実施例１−５では、ポリアミド樹脂としてナイロン６６を、強化繊維として繊維径１０μｍのガラス繊維を、銅系安定剤としてＣｕＩとＫＩの混合物を用意した。これらを、質量比で、ナイロン６６：ガラス繊維：ＣｕＩ＋ＫＩ＝６４．０：３５．０：１．０となるように混合して、樹脂組成物を得た。すなわち、この実施例では、熱安定剤として有機系安定剤を使用せず銅系安定剤のみを用いた。
【００３０】
比較例１−１では、熱安定剤を添加せずに、ナイロン６６と繊維径１０μｍのガラス繊維を、質量比で、ナイロン６６：ガラス繊維＝６５．０：３５．０となるように混合して、樹脂組成物を得た。
この試験結果を、樹脂組成物の熱安定剤含有率とともに下記の表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１の結果から分かるように、熱安定剤を使用していない比較例１−１は熱安定剤を使用した実施例１−１〜１−５と比較して、１５０℃のグリース中で長時間（１０００時間、２０００時間）保持することにより、引張り強度が大きく低下している。実施例１−１〜１−５では、引張り強度の低下量が２０００時間後でも初期の３割程度であるのに対して、比較例１−１では、引張り強度が１０００時間後に初期の半分以下に、２０００時間後には初期の１／４以下になっている。
【００３３】
このことから、熱安定剤を使用した本発明は、高温の潤滑油に対する耐性に優れていることが分かる。さらに、銅系安定剤または有機系安定剤を単独で使用するよりも両方を併用した方が好ましいことが分かる。
［実施例２］
ＪＩＳ呼び番号「６２０３」の玉軸受（内径１６ｍｍ、外径４０ｍｍ、幅１２ｍｍ）用のシールを、実施例１−１〜１−５および比較例１−１と同じ組成の各樹脂組成物を用い、射出成形を行うことにより作製した。このシール６は、図１に示すように、リップ部１０が内輪３に接触する形状である。
【００３４】
先ず、前記玉軸受を組み立ててグリ−スを封入し、各樹脂組成物からなるシールを取り付けて、外輪の嵌合溝とシールとの固定力（初期値）を調べた。次に、この玉軸受を１５０℃の雰囲気中に置き、２０００時間放置した後に、外輪の嵌合溝とシールとの固定力を調べた。その試験結果を、樹脂組成物の熱安定剤含有率とともに下記の表２に示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
表２の結果から分かるように、熱安定剤を使用した実施例２−１〜２−５は、１５０℃で２０００時間放置後でも外輪の嵌合溝との固定力に変化がなかった。これに対して、熱安定剤を使用していない比較例２−１では、シールと外輪の嵌合溝との間に隙間ができて、ガタガタの状態であった。
［実施例３］
実施例１と同じ形状の試験片を、以下に示す各組成の樹脂組成物を用いて作製し、各試験片を用いて耐候性試験を行った。耐候性試験は、サンシャインカーボンアーク灯が照射光源として設置された耐候性試験機を用い、機内温度を６３℃に保持し、６０分毎に１２分間降雨させる条件で、２０００時間行った。所定時間毎に試験機から試験片を取り出して乾燥させた後に、その試験片を用いて引張り試験を行った。
【００３７】
実施例３−１では、ポリアミド樹脂としてナイロン６６を、強化繊維として繊維径１０μｍのガラス繊維を、銅系安定剤としてＣｕＩとＫＩの混合物を、有機系安定剤として４，４’−ジオクチルジフェニルアミンを、カーボンブラックとして顔料用のカーボンブラックを用意した。これらを、質量比で、ナイロン６６：ガラス繊維：ＣｕＩ＋ＫＩ：４，４’−ジオクチルジフェニルアミン：カーボンブラック＝６１．０：３５．０：０．５：０．５：３．０となるように混合して、樹脂組成物を得た。
【００３８】
実施例３−２では、質量比で、ナイロン６６：ガラス繊維：ＣｕＩ＋ＫＩ：カーボンブラック＝６１．０：３５．０：１．０：３．０となるように混合して、樹脂組成物を得た。
比較例３−１では、カーボンブラックを使用せず、質量比で、ナイロン６６：ガラス繊維：ＣｕＩ＋ＫＩ：４，４’−ジオクチルジフェニルアミン＝６４．０：３５．０：０．５：０．５となるように混合して、樹脂組成物を得た。
【００３９】
耐候性試験の結果を図２にグラフで示す。このグラフは、試験時間と引張り強度との関係を示す。
この結果から分かるように、カーボンブラックを配合していない樹脂組成物からなる比較例３−１の試験片では、１００時間経過後から引張り強度の低下がみられ、その低下量は２０００時間経過後で、カーボンブラックを配合した樹脂組成物からなる実施例３−１，３−２の試験片の６倍以上であった。また、実施例３−１，３−２の試験片では、１０００時間経過以降にほとんど強度低下が進んでいない。なお、実施例３−１，３−２の試験片は黒色に着色されていた。
【００４０】
実施例３−１，３−２の試験片は、ポリアミド樹脂に熱安定剤とガラス繊維とカーボンブラックとからなる樹脂組成物を射出成形して得られ、黒色に着色された試験片である。したがって、この結果から、前記樹脂組成物を使用することによって、耐熱性および耐候性に優れたプラスチックシールが得られることが分かる。
【００４１】
なお、本発明のプラスチックシールの形状は図１に示す形状に限定されず、例えば、リップ部が内輪に接触しない非接触形のシールであってもよい。また、本発明のプラスチックシールは玉軸受以外の各種転がり軸受にも適用可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高温酸性雰囲気での耐性に優れたプラスチックシールおよび耐候性に優れたプラスチックシールが提供される。
したがって、本発明のプラスチックシールを使用することにより、長期に渡って軸受の密封性能を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールを備えた転がり軸受の一例を示す部分断面図である。
【図２】耐候性試験の結果を、試験時間と引張り強度との関係で示すグラフである。
【図３】シールを備えた転がり軸受の一例を示す部分断面図である。
【図４】シールを備えた転がり軸受の一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１玉軸受（転がり軸受）
２外輪
３内輪
４ボール
５保持器
６シール
６１金属製シール
６２複合型シール
６２ａ金属製リング
６２ｂゴム部材
７嵌合溝
８取付嵌合部
９シール溝
１０リップ部
１１連結部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plastic seal for various bearings.
[0002]
[Prior art]
An example of a rolling bearing provided with a seal is shown in FIG. This rolling bearing is a ball bearing 1, and a plurality of balls 4 are arranged between an outer ring 2 and an inner ring 3. These balls 4 are held by the cage 5 at substantially equal intervals along the circumferential direction of the inner and outer rings. In addition, in order to prevent foreign matters from entering from the outside and to prevent grease for lubrication from flowing out, seals 6 are mounted on one or both surfaces of the bearing.
[0003]
The seal 6 is fixed to the outer ring 2 or the inner ring 3, but is generally fixed to the outer ring 2. The seal 6 is annular and is generally associated with an attachment fitting portion (outer peripheral edge portion) 8 for mounting in a fitting groove 7 provided in the outer ring 2 and a seal groove 9 provided in the inner ring 3. The lip portion 10 to be joined is connected by the connecting portion 11. The engaged state of the lip portion 10 with respect to the seal groove 9 is a sliding contact state or a state in which a labyrinth is formed with a slight gap between them.
[0004]
As for the material of the seal, there are known ones that are entirely made of metal, and those that have a fitting ring and a lip formed of rubber or the like and are provided with a metal ring as a reinforcing material (composite type seal). . FIG. 3 shows an example of a seal 61 made entirely of metal, and FIG. 4 shows an example of a composite seal 62. The composite seal 62 includes a metal ring 62a and a rubber member 62b. In addition, seals made of only plastic or thermoplastic elastomer (hereinafter, these seals are referred to as “plastic seals”) are also known.
[0005]
The metal seal is inferior in adhesion between the fitting groove provided in the outer ring and the seal mounting fitting portion (outer peripheral edge portion). In the composite seal, the surface treatment agent for the metal ring and the additive for the rubber material may affect the usage environment. The plastic seal does not have such a problem, but the dimensional change due to the influence of temperature, humidity and the like is larger than that of the metal seal or the composite seal. Therefore, in a rolling bearing incorporating a plastic seal, it becomes a problem to improve the sealing performance.
[0006]
In order to solve this problem, the present applicant has proposed a plastic seal that is excellent in mechanical strength and has a small dimensional change due to the influence of temperature, humidity, and the like (see Japanese Patent Laid-Open No. 2001-140905). This plastic seal is formed of a resin composition containing glass fibers in a polyamide resin.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the use of a bearing with a plastic seal under high temperature conditions has the following problems.
First, under high temperature conditions, the lubricating oil is oxidized and its acidity increases, so the inside of the bearing is in a high temperature acidic atmosphere. That is, since the plastic seal becomes an environment that is easily oxidized by heat, the plastic seal having low resistance in a high-temperature acidic atmosphere is deteriorated by thermal oxidation, and the toughness and creep resistance are reduced.
[0008]
And since the attachment fitting part of a plastic seal is pushed in the fitting groove | channel of the outer ring | wheel in the state elastically deformed, when creep resistance falls, creep deformation will be caused and sealing performance will fall. Further, the reduction in toughness also weakens the pressing force, resulting in a decrease in sealing performance.
Therefore, plastic seals used under high temperature conditions are required to have high resistance in a high-temperature acidic atmosphere, but the plastic seals described in the above publication have room for improvement in this respect. In addition, the plastic seal described in the above publication has room for improvement in terms of weather resistance when attached to a position affected by ultraviolet rays.
[0009]
An object of this invention is to provide the plastic seal for bearings excellent in the tolerance in a high-temperature acidic atmosphere, and a weather resistance.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a plastic seal comprising a resin composition containing a polyamide resin, a heat stabilizer, and reinforcing fibers.
According to the plastic seal of the present invention, the heat resistance (strength) of the polyamide resin is increased due to the synergistic effect of the heat stabilizer and the reinforcing fiber, so that it is not easily oxidized even in a high-temperature acidic atmosphere. That is, even if this plastic seal is used under high temperature conditions, it has high toughness and creep resistance, and good sealing properties can be obtained.
[0011]
Examples of the polyamide resin that can be used in the present invention include nylon 6, nylon 4, nylon 46, nylon 66, nylon 11, and nylon 12. In particular, nylon 46, nylon 66, and nylon 6 are preferably used in consideration of heat resistance, oil resistance, water absorption rate, price, and the like.
As the heat stabilizer, any of a copper stabilizer and an organic stabilizer may be used. Usable copper stabilizers include copper salts and copper halides of various compounds such as phenol and bisphenols, sulfur-containing compounds, phosphites and polyhydric alcohols. These may be used alone or in combination of two or more. Usable organic stabilizers include those not containing copper among conventionally known various organic stabilizers. In particular, organic amine stabilizers such as aromatic amines are preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.
[0012]
The amount of the heat stabilizer added is preferably in the range of 0.5 to 1.5% by mass when any one of copper and organic is used alone. If it is less than 0.5% by mass, the heat resistance effect is insufficient, and even if a stabilizer alone is added in excess of 1.5% by mass, no further effect can be obtained, and the initial strength of the seal may be reduced. In order to avoid a decrease in the initial strength, the range of 0.5 to 1.0% by mass is more preferable.
[0013]
When a copper stabilizer and an organic stabilizer are used in combination, the blending ratio of the two is preferably in the range of copper stabilizer: organic stabilizer = 1: 2 to 2: 1. It is more preferable to blend both. If the blending ratio of the copper stabilizer and the organic stabilizer is outside the above range, the heat resistance improvement effect of the polyamide resin due to the synergistic effect of both stabilizers cannot be obtained sufficiently, and the strength decreases due to thermal oxidation in a high temperature acidic atmosphere. May grow.
[0014]
When a copper stabilizer and an organic stabilizer are used in combination, the total addition rate of both is preferably in the range of 0.5 to 2.0 mass% with respect to all components, and is preferably around 1 mass%. More preferably. If the total addition ratio of both stabilizers is less than 0.5% by mass, the effect of addition cannot be sufficiently obtained, and there is a fear that strength reduction due to thermal oxidation in a high-temperature acidic atmosphere becomes large. Moreover, even if the total addition rate of both stabilizers exceeds 2.0 mass%, not only the addition effect beyond it is acquired, but there exists a possibility that initial strength may fall.
[0015]
Examples of the reinforcing fiber that can be used in the present invention include glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, and various whiskers, and it is particularly preferable to use glass fiber in view of strength, price, and the like.
Moreover, as a fiber diameter of a reinforced fiber, a thing with an average fiber diameter of 0.2-30 micrometers is preferable. When fibers having an average fiber diameter of less than 0.2 μm are used, aggregation between the fibers may occur when mixed with the polyamide resin, which is a base material, and the fibers may be dispersed unevenly. On the other hand, if the average fiber diameter exceeds 30 μm, the smoothness of the seal surface may be lowered. A more preferable range of the average fiber diameter is 0.3 to 15 μm.
[0016]
The content of the reinforcing fiber in the resin composition is preferably 15 to 50% by mass. If it is less than 15% by mass, the effect of the reinforcing fibers cannot be sufficiently obtained, and the mechanical strength, viscosity, and heat distortion temperature (creep resistance) are lowered. Moreover, when it contains exceeding 50 mass%, a softness | flexibility falls and it is easy to produce a crack in a seal | sticker at the time of incorporation, and fluidity | liquidity falls and resin may not be filled completely at the time of injection molding. A more preferable range of the reinforcing fiber content is 20 to 40% by mass.
[0017]
You may mix | blend a powder-form reinforcing material with the resin composition used by this invention in the range which does not impair the objective of this invention. Examples of the powdery reinforcing material include glass powder, glass beads, silica, calcium carbonate and the like. By adding these powdery reinforcing materials, the effect of the orientation of the reinforcing fibers is reduced, and the effect of improving the molding accuracy can be obtained.
[0018]
The present invention also provides a plastic seal comprising a resin composition containing a polyamide resin, reinforcing fibers, and carbon black, which is colored black by the carbon black.
As a measure to improve the weather resistance of plastics, there is a method of adding a light stabilizer (ultraviolet absorber or ultraviolet shielding agent), but organic light stabilizers are used in terms of safety and the types and additions. There is a limit to the amount. Moreover, since the addition amount cannot be increased from the viewpoint of physical properties (color, odor, solubility, emulsifiability, feeling of use, etc.) when absorbing ultraviolet rays, a sufficient ultraviolet absorbing effect cannot be obtained. There is also a problem that heat resistance is low and volatilization is easy.
[0019]
All materials used as inorganic light stabilizers are semiconductors, and are thought to absorb ultraviolet rays and convert them into energy such as heat, but when used as ultrafine particles to improve ultraviolet absorption efficiency In some cases, the surface of the particles reacts with oxygen and water in the atmosphere to generate radicals such as “.OH” and “.OOH”, thereby causing dispersion and deterioration of the resin. Further, when the blending amount is increased, the surface activity due to the formation of fine particles becomes remarkably strong, which may cause a catalytic action and change the quality of other blending components. Furthermore, since secondary aggregation is likely to occur, there is a problem in terms of dispersibility.
[0020]
In contrast, in the present invention, the weather resistance is improved by coloring the plastic seal black with carbon black. Compared with the organic and inorganic light stabilizers described above, carbon black may cause problems in terms of physical properties when absorbing ultraviolet rays, alteration of other ingredients, and dispersibility. There is very little.
[0021]
As the carbon black used in the present invention, it is preferable to use carbon black for pigments. The addition rate of carbon black is preferably 0.5 to 7.0% by mass of the resin composition. When the addition rate of carbon black is less than 0.5% by mass, the amount of ultraviolet rays absorbed by the carbon black is insufficient and sufficient weather resistance cannot be obtained. If it exceeds 7.0% by mass, the resin flow during molding may be deteriorated, or a dispersion failure may occur, resulting in a decrease in the dimensional accuracy of the seal or a crack in the seal. A more preferable addition rate of carbon black is in the range of 1.0 to 5.0% by mass of the resin composition.
[0022]
The plastic seal of the present invention is produced by melt-kneading the resin composition containing each of the above components, then forming into a shape that can be used as an injection molding material such as pellets, and injection molding with an injection molding machine.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[Example 1]
As Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Example 1-1, a test piece according to the test method of “ISO527-2” was molded using the resin composition of each composition, and this test piece was used. The heat resistance test was conducted. The heat resistance test was conducted by the following method.
[0024]
First, the tensile strength (initial strength: H0) of each test piece is measured. Next, each test piece is placed in a container filled with grease so that the entire test piece is buried in the grease. Next, this container is placed in an atmosphere of 150 ° C., and after left for 1000 hours and after 2000 hours, the tensile strength (H1000, H2000) of each test piece is measured.
[0025]
In Example 1-1, nylon 66 is used as the polyamide resin, glass fiber having a fiber diameter of 10 μm is used as the reinforcing fiber, a mixture of CuI and KI is used as the copper stabilizer, and 4,4′-dioctyldiphenylamine is used as the organic stabilizer. Prepared. These are mixed so that the mass ratio is nylon 66: glass fiber: CuI + KI: 4,4′-dioctyldiphenylamine = 64.0: 35.0: 0.5: 0.5, and the resin composition is mixed. Obtained. That is, in this example, both a copper stabilizer and an organic stabilizer were used as the heat stabilizer.
[0026]
In Example 1-2, nylon 66 was prepared as the polyamide resin, glass fiber having a fiber diameter of 10 μm was used as the reinforcing fiber, and 4,4′-dioctyldiphenylamine was prepared as the organic stabilizer. These were mixed by mass ratio such that nylon 66: glass fiber: 4,4′-dioctyldiphenylamine = 64.5: 35.0: 0.5 to obtain a resin composition. That is, in this example, only the organic stabilizer was used as the heat stabilizer without using the copper stabilizer.
[0027]
In Example 1-3, nylon 66 was prepared as the polyamide resin, glass fiber having a fiber diameter of 10 μm was used as the reinforcing fiber, and 4,4′-dioctyldiphenylamine was prepared as the organic stabilizer. These were mixed by mass ratio such that nylon 66: glass fiber: 4,4′-dioctyldiphenylamine = 64.0: 35.0: 1.0 to obtain a resin composition. That is, in this example, only the organic stabilizer was used as the heat stabilizer without using the copper stabilizer.
[0028]
In Example 1-4, nylon 66 was prepared as a polyamide resin, glass fibers having a fiber diameter of 10 μm were used as reinforcing fibers, and a mixture of CuI and KI was prepared as a copper-based stabilizer. These were mixed by mass ratio such that nylon 66: glass fiber: CuI + KI = 64.5: 35.0: 0.5 to obtain a resin composition. That is, in this example, an organic stabilizer was not used as a heat stabilizer, and only a copper stabilizer was used.
[0029]
In Example 1-5, nylon 66 was prepared as a polyamide resin, glass fibers having a fiber diameter of 10 μm were used as reinforcing fibers, and a mixture of CuI and KI was prepared as a copper-based stabilizer. These were mixed by mass ratio such that nylon 66: glass fiber: CuI + KI = 64.0: 35.0: 1.0 to obtain a resin composition. That is, in this example, an organic stabilizer was not used as a heat stabilizer, and only a copper stabilizer was used.
[0030]
In Comparative Example 1-1, nylon 66 and glass fiber having a fiber diameter of 10 μm were mixed without adding a heat stabilizer so that nylon 66: glass fiber = 65.0: 35.0 by mass ratio. Thus, a resin composition was obtained.
The test results are shown in Table 1 below together with the heat stabilizer content of the resin composition.
[0031]
[Table 1]

[0032]
As can be seen from the results in Table 1, Comparative Example 1-1 in which no heat stabilizer is used is longer in grease at 150 ° C. than Examples 1-1 to 1-5 in which heat stabilizer is used. By holding the time (1000 hours, 2000 hours), the tensile strength is greatly reduced. In Examples 1-1 to 1-5, the decrease in tensile strength is about 30% of the initial value even after 2000 hours, whereas in Comparative Example 1-1, the tensile strength is less than half of the initial value after 1000 hours. Furthermore, after 2000 hours, it becomes 1/4 or less of the initial value.
[0033]
From this, it can be seen that the present invention using a heat stabilizer is excellent in resistance to high-temperature lubricating oil. Furthermore, it turns out that it is more preferable to use both together than using a copper stabilizer or an organic stabilizer alone.
[Example 2]
Each resin composition having the same composition as Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Example 1-1 was used as a seal for a ball bearing (inner diameter: 16 mm, outer diameter: 40 mm, width: 12 mm) having a JIS identification number “6203”. It was produced by injection molding. As shown in FIG. 1, the seal 6 has a shape in which the lip portion 10 contacts the inner ring 3.
[0034]
First, the ball bearing was assembled, grease was enclosed, a seal made of each resin composition was attached, and the fixing force (initial value) between the fitting groove of the outer ring and the seal was examined. Next, the ball bearing was placed in an atmosphere of 150 ° C. and left for 2000 hours, and then the fixing force between the outer ring fitting groove and the seal was examined. The test results are shown in Table 2 below together with the heat stabilizer content of the resin composition.
[0035]
[Table 2]

[0036]
As can be seen from the results in Table 2, in Examples 2-1 to 2-5 using the heat stabilizer, the fixing force with the fitting groove of the outer ring was not changed even after being left at 150 ° C. for 2000 hours. On the other hand, in Comparative Example 2-1, in which no heat stabilizer was used, a gap was formed between the seal and the fitting groove of the outer ring, which was in a rattling state.
[Example 3]
A test piece having the same shape as that of Example 1 was prepared using a resin composition having each composition shown below, and a weather resistance test was performed using each test piece. The weather resistance test was conducted for 2000 hours using a weather resistance tester in which a sunshine carbon arc lamp was installed as an irradiation light source, maintaining the temperature inside the device at 63 ° C., and raining for 12 minutes every 60 minutes. After taking out the test piece from the testing machine every predetermined time and drying it, a tensile test was performed using the test piece.
[0037]
In Example 3-1, nylon 66 is used as the polyamide resin, glass fiber having a fiber diameter of 10 μm is used as the reinforcing fiber, a mixture of CuI and KI is used as the copper stabilizer, and 4,4′-dioctyldiphenylamine is used as the organic stabilizer. Carbon black for pigment was prepared as carbon black. These are mixed so that the mass ratio is nylon 66: glass fiber: CuI + KI: 4,4′-dioctyldiphenylamine: carbon black = 61.0: 35.0: 0.5: 0.5: 3.0 Thus, a resin composition was obtained.
[0038]
In Example 3-2, mixing was performed so that the mass ratio was nylon 66: glass fiber: CuI + KI: carbon black = 61.0: 35.0: 1.0: 3.0 to obtain a resin composition. It was.
In Comparative Example 3-1, carbon black was not used, and the mass ratio was nylon 66: glass fiber: CuI + KI: 4,4′-dioctyldiphenylamine = 64.0: 35.0: 0.5: 0.5 It mixed so that the resin composition might be obtained.
[0039]
The results of the weather resistance test are shown graphically in FIG. This graph shows the relationship between test time and tensile strength.
As can be seen from this result, in the test piece of Comparative Example 3-1 composed of a resin composition not containing carbon black, a decrease in tensile strength was observed after 100 hours had elapsed, and the amount of decrease was after 2000 hours had elapsed. Thus, it was 6 times or more of the test pieces of Examples 3-1 and 3-2 made of the resin composition containing carbon black. Moreover, in the test pieces of Examples 3-1 and 3-2, the strength reduction hardly progressed after 1000 hours. In addition, the test piece of Examples 3-1 and 3-2 was colored black.
[0040]
The test pieces of Examples 3-1 and 3-2 are test pieces that are obtained by injection molding a resin composition comprising a heat stabilizer, glass fiber, and carbon black into a polyamide resin, and are colored black. Therefore, it can be seen from this result that a plastic seal excellent in heat resistance and weather resistance can be obtained by using the resin composition.
[0041]
The shape of the plastic seal of the present invention is not limited to the shape shown in FIG. 1, and may be, for example, a non-contact type seal in which the lip portion does not contact the inner ring. The plastic seal of the present invention can also be applied to various rolling bearings other than ball bearings.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plastic seal excellent in resistance in a high-temperature acidic atmosphere and a plastic seal excellent in weather resistance are provided.
Therefore, by using the plastic seal of the present invention, the sealing performance of the bearing can be maintained well over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view showing an example of a rolling bearing provided with a seal.
FIG. 2 is a graph showing the results of a weather resistance test in relation to test time and tensile strength.
FIG. 3 is a partial sectional view showing an example of a rolling bearing provided with a seal.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an example of a rolling bearing provided with a seal.
[Explanation of symbols]
1 Ball bearing (rolling bearing)
2 Outer ring 3 Inner ring 4 Ball 5 Cage 6 Seal 61 Metal seal 62 Composite seal

62a Metal ring

62b Rubber member 7 Fitting groove 8 Mounting fitting portion 9 Seal groove 10 Lip portion 11 Connecting portion

Claims

Reinforcing fiber comprising a polyamide resin, a heat stabilizer composed of a copper stabilizer which is a mixture of CuI and KI and an amine stabilizer which is an aromatic amine, and a glass fiber having an average fiber diameter of 0.2 to 30 μm And carbon black are formed by injection molding , and the heat stabilizer is contained in a total ratio of copper-based stabilizer: amine-based stabilizer = 1: 2 to 2: 1. The carbon black content is 1.0 to 5.0 mass%, and the carbon black is colored black. Plastic seal.

The plastic seal according to claim 1, wherein the lip portion has a shape in contact with the inner ring .